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International audience; The aim of this study is to explore the changes in water quality from local to large spatial scale and from short to long term periods, in order to better understand the fate and transport of pollutants. Our work focused on the analysis of nutrients in surface and groundwaters in the karstic catchment of the Loue river (~ 1000 km²) in the French Jura Mountains. The hydrological behavior of this large basin is highly controlled by surface water-groundwater interactions. Recurrent algae proliferation and a scarcity of species considered to be sensitive are indices of a chronic degradation of the water quality.A first analysis of long term evolution of nitrate over 45 yrs in surface water shows that the nitrate concentration in waters (mean value of 10 mg/l) is controlled mainly by a seasonal effect (from 2 to 40 mg/l). A long term component is also observed showing an increase of several mg/l from 70's to 90's and then a decrease from 2000 to present. This long-term evolution is correlated to the annual amount of synthetic fertilizers used in cultivated areas of the Jura Mountains. On the contrary to nitrate, phosphorous evolution shows no long-term trend. Changes are mostly controlled by several peaks often superior to 0.2 mg/l, and occurring more frequently during autumn.A second analysis of short-term evolution was carried out at the seasonal and event-time scales comparing concentrations and fluxes at 5 gauging stations over the catchment. This analysis showed contrasted nitrate and phosphorous evolutions depending the location. High level nitrate concentrations occurred after recharge events in autumn and winter. The nitrate decrease during spring and summer reaches in some locations the detection limit. This pattern is attributed to the biomass productivity during hottest and driest months. Regarding phosphorous evolution, erratic peaks occurred after rainfalls without their amplitude being correlated with that one of the rainfalls, meaning that it originated probably from effluents from wastewater treatment plants.Finally, these first results showed the spatial and temporal variability of water contamination by nutrients, highlighting the complex hydrological and ecological behaviour on the various sub-catchments. The spatio-temporal variability of anthropogenic activities associated with the complexity of transport processes and with the hydrological conditions are the key processes that explain these contrasting responses within the same hydrosystem.

National audience; Suite aux désordres apparus en 2006 sur une quinzaine de maisons de la commune d’Hilsprich (Moselle) et à trois missions d’expertises réalisées par le BRGM et le CEREMA de l’Est, la direction départementale de la Moselle a mandaté le BRGM en 2010 pour conduire une série d’investigations visant à déterminer la nature du phénomène à l’origine des désordres, son extension et ses causes et ainsi de proposer une carte d’aléa affaissement. Les investigations conduites ont consisté à réaliser une analyse en interférométrie radar satellitaire conventionnelle et sur réflecteurs persistants, des investigations de géophysique électrique, une reconnaissance par sondages carottés et une installation de piézomètre. Les nivellements topographiques, réalisés depuis 2008 sur la zone de désordres ont également été pris en compte.La cuvette d’affaissement, mis en évidence par interférométrie radar satellitaire conventionnelle, est d’extension kilométrique et déborde largement de la zone de désordres qui affecte les bâtis (450 m). L’interférométrie radar satellitaire et le nivellement indiquent un affaissement d’une amplitude verticale comprise entre 0,6 m et 0,9 m sur une période de 6 ans (2006-2012) initié en mai 2006. Les données de nivellement montrent que la cuvette d’affaissement ne montre pas une évolution spatiale significative dans le temps mais une augmentation marquée des amplitudes au centre de la cuvette et des valeurs des pentes plus élevées vers l’est de la cuvette. Les mesures géophysiques et les sondages carottés ont permis d’identifier une couche de sel située à moins de 100 m de profondeur. L’étude géophysique, en particulier, montre que la cuvette d’affaissement est contrôlée structuralement par un réseau principal de failles d’orientation NW-SE, conforme au schéma structural régional et qu’une nappe salée est présente au Sud-Est de la cuvette d’affaissement témoin de phénomènes de dissolution en profondeur. Cette nappe salée présente des réponses électriques plus ou moins marquées qui peuvent être interprétées par une potentielle influence de contaminations d’eau douce. L’installation d’un piézomètre a permis d’évaluer que la charge hydraulique de la nappe salée captive est moins importante que celle de la nappe de surface constituée par les eaux superficielles. Cette information, ainsi que le contexte géologique, suggère un scénario de vidange des eaux de la nappe des eaux douces superficielles dans les eaux saturées en sel de la nappe salée. C’est cet apport d’eau douce qui provoquerait la dissolution de sel et les affaissements en surface. Un bilan simplifié du circuit hydrogéologique montre que les forages géothermiques réalisés en 2006 ne peuvent pas expliquer les volumes d’eau douce nécessaires pour dissoudre le volume de sel responsable de l’affaissement en surface et qu’ils ont seulement pu jouer un rôle dans la reprise des phénomènes de dissolution. En conséquent, les failles jouent un rôle majeur dans la circulation des eaux souterraines et donc dans les phénomènes de dissolution. Ces hypothèses préliminaires sur les circulations hydrogéologiques restent cependant à être vérifiées par une étude hydrogéologique complémentaire.Les zones où la formation salifère est saine n’ont a priori jamais connu de dissolution. Dans ces secteurs, la probabilité de dissolution du sel est faible. Les zones avec une nappe salée non contaminées par de l’eau douce semblent actuellement stables. Cependant, des affaissements pourraient être activés par une évolution du front de dissolution et une évolution des circulations hydrogéologiques.A l’heure actuelle, de nombreuses incertitudes persistent encore sur (1) la caractérisation des causes de la reprise des dissolutions, (2) les paramètres contrôlant le mécanisme des dissolutions, (3) le fonctionnement hydrogéologique et (4) l’extension future des dissolutions. Une cartographie provisoire d’aléa affaissement a été proposée, basée sur la susceptibilité d’apparition d’un affaissement plutôt que l’intensité qui est toujours élevée dans le cas d’apparition ou d’évolution latérale de l’affaissement. Cette carte a été établie sur la base d’un état de connaissance actuelle parcellaire et à vocation à évoluer en fonction de nouveaux éléments qui seront portés à connaissance, notamment par la réalisation actuellement d’une étude géologique et hydrogéologique complémentaire.

National audience; Un mouvement de terrain complexe, combinant glissement de terrain et coulée de boue, s’est amorcé à l’amont immédiat d’une route départementale (RD437c) sur la commune de Soulce-Cernay (25) le 2 février 2016. Ce premier mouvement de terrain a été suivi par de multiples réactivations boueuses qui ont fini par conduire le gestionnaire de la route (Conseil Départemental du Doubs) le 26 février à renoncer temporairement à maintenir la circulation ouverte. Suite à une période de relative accalmie pluvieuse en mars, la RD437c peut finalement être ré-ouverte courant avril 2016. Alors que la situation du versant semblait enfin stabilisée, une réactivation brutale du mouvement de terrain le 20 Juin 2016 lors d’un épisode pluvio-orageux a durablement coupé la route départementale durant toute l’été (Equilbey, 2016). A la demande du Conseil Départemental du Doubs, le BRGM a été chargé, en urgence, de la définition d’un protocole opérationnel d’ouverture ou de fermeture de la route départementale pour permettre, à la fin septembre 2016 lors de la réouverture de la RD437c, une gestion automatisée de la circulation par intermittence sur cet axe routier restant exposé à un mouvement de versant non stabilisé. . Ce protocole est basé sur une surveillance régulière du versant par la mise en place d’un dispositif de suivi manuel quantitatif des déplacements, qualitatif de critères hydrogéologiques (débits, états de saturation des sols…) ainsi que par la prise en compte des évènements pluviométriques récents et à venir (définition de seuils pluviométriques de vigilance et d’alerte, Vallet et al., 2016). Afin de déterminer les contextes favorables ou défavorables à l’ouverture de la circulation routière, un arbre décisionnel de type matriciel a été construit intégrant l’ensemble des variables suivis. Cette matrice permet de définir les phases de fermeture préventive et de réouverture ainsi que d’adapter la fréquence de surveillance du versant. Ce protocole a ensuite été mis en application par le CD25 avec l’appui technique du BRGM. Lors des 6 premiers mois, le BRGM a ensuite veillé au bon fonctionnement opérationnel du protocole, afin de proposer d’éventuels ajustements qui auraient été mis en évidence par le retour d’expérience (Equilbey et Vallet, 2017). En effet, le protocole a été conçu à dire d’expert avec un état de connaissance parcellaire du mouvement de terrain et l’intégration de nouveaux éléments (épisodes de déstabilisation) pourraient permettre de mieux paramétrer les procédures décisionnelles des matrices (recalibrage pour éliminer les fausses alertes, protocole insuffisamment sensible (absence d’alerte), prise en compte d’autres paramètres…). Depuis que la route départementale est ré-ouverte et que le protocole est opérationnelle, l’automne et l’hiver 2016-2017 relativement secs, ont écarté jusqu’à présent toute amorce d’un retour à une phase active de déstabilisation du versant et aucune nécessité de coupure préventive de l’axe routier n’a donc été engagée. Alors que le protocole avait été conçu pour être évolutif avec notamment un réglage des paramètres s’adaptant aux événements et s’affinant au fil du temps, la robustesse du protocole dans son ensemble n’a pas pu être convenablement évaluée, faute de sollicitations instables fortes depuis sa mise en route et de réactions proportionnées en retour du versant (contexte climatique relativement clément et homogène). Néanmoins, sur cette période, le protocole a montré que le paramétrage initial demeurait au final équilibré et plutôt satisfaisant à ce jour : (1) sensibilité suffisamment basse: bonne corrélation globale entre le dépassement des seuils pluviométriques et l’occurrence des petits mouvements de très faible ampleur observés sur le versant (phénomènes de ravinement) et (2) sensibilité suffisamment haute : très peu de fausses alertes produites.Ce protocole assez simple dans sa mise en œuvre témoigne qu’il reste possible de gérer des situations sensibles sans avoir nécessairement besoin d’engager des moyens techniques et financiers conséquents.

Rockfalls and deep-seated gravitational slope deformations are recognized as a major natural hazard across the mountainous regions with strong economical and social impacts on regional land settlement and transportation policies. In recent years these geohazards are increasing as a result of climate change and rapid expansions of human habitats and critical infrastructure. Unfortunately, the physical mechanisms and trigger of slope destabilization are rather complex and strongly site variable and thus, difficult to predict. As a result, some of the current researches aim to design efficient monitoring techniques able to detect changes in the slope conditions in order to anticipate catastrophic failures. Microseismic, meteorological and geodetic monitoring approaches are tested in this context. Here, we present ongoing investigations on the microseismic and the meteorological monitoring approach for Séchilienne case study (south-east of Grenoble city), being the most instrumented French hazardous slope for more than 20 years. The Séchilienne slope is characterised by a deep progressive deformation controlled by the network of faults and fractures and induced by rainfall (Vallet et al. 2015b). A particularity of this landslide is the absence of a well-defined basal sliding surface (Leroux et al, 2011). Two microseismic networks have been installed. A permanent seismic network, installed in May 2007 (Helmstetter and Garambois, 2010) by the the Multidisciplinary Observatory of Versant Instabilities (OMIV), to supplement the geodetic and geotechnical monitoring system operated since 1985 by the French “Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement” (CEREMA) (Durville et al., 2009). Later in November 2009, a temporary microseismic network was set up by the National French Institute for risks and environment (INERIS). It consists of experimental in-depth probes and it is only one of the components of the INERIS experimental multi-parameter system, placed along the West border of the very active zone of the landslide (Dunner et al., 2010).

Pore water pressure build-up by recharge of underground hydrosystems is one of the main triggering factors ofdeep-seated landslides. Consequently, the characterization of landslide deformation mechanisms requires athorough knowledge of the hydrogeological processes triggering the destabilization. Anisotropic andheterogeneous media combined with landslide deformation render classical hydrogeological investigationsunsuitable. Hydro-mechanical processes which lead to slope failure of deep-seated landslides are complex andare influenced by the evolution of the landslide deformation through time. This thesis aims at improving theunderstanding of the relationships between precipitation and displacement velocity based on the study of theSéchilienne deep-seated landslide. A time-related monitoring of natural and artificial tracers allows to define aconceptual groundwater flow model despite a limited number of hydrogeological points of interest. Fluid porepressures are rarely measured on landslide sites and, instead the groundwater recharge is generally used as themost relevant parameter. A parsimonious, yet robust, guideline workflow to calculate time series of groundwaterrecharge is developed. Based on the conceptual groundwater flow model and the recharge calculation, a waveletanalysis coupled to a numerical model integrating time-dependent parameters allows to characterize therelationship between precipitation and displacement velocity and to simulate the creep deformation resulting ofindirect hydro-mechanical coupling (multi-year trend of displacement velocities). The characterization of thehydrogeological processes controlling the destabilization allowed to define a statistical rainfall threshold basedon an innovative multi-dimensional approach.; L’eau, par l’intermédiaire de la pression de fluides, est un phénomène déclencheur majeur de la déstabilisation des mouvements de terrain profonds. En conséquence, la caractérisation des mécanismes de déformation nécessite une bonne compréhension des processus hydrogéologiques contrôlant la déstabilisation. Les milieux fissurés et de surcroit les milieux instables présentent de fortes hétérogénéités, ce qui rend les études hydrogéologiques classiques peu adaptées. De plus, les mouvements de terrain profonds présentent des relations hydromécaniques complexes avec des évolutions significatives dépendantes du temps (déformation de type fluage). Cette thèse s’attache à caractériser les relations précipitations-déplacement du mouvement de terrain profond de Séchilienne. Un suivi saisonnier de traceurs naturels et artificiels a permis de définir un schéma conceptuel d’écoulement de l’eau souterraine sur l’ensemble du massif malgré un nombre limité de points d’intérêt hydrogéologiques. Les données de pression de fluides étant rarement mesurées, les paramètres indirects, tels que la recharge, sont souvent les seules données hydrogéologiques qui permettent de caractériser la relation précipitations-déstabilisation. Une méthode d’estimation de la recharge basée sur un calcul de bilan du sol a été développée afin d’estimer la recharge avec précision. En se basant sur le schéma conceptuel d’écoulement et le calcul de la recharge, une analyse en ondelettes couplée à un modèle numérique a permis de caractériser la relation précipitations-vitesse de déplacement. Cette modélisation tient compte de paramètres dépendant du temps et permet de simuler une déformation de type fluage (tendance pluriannuelle des vitesses de déplacement), conséquence des couplages hydro- mécaniques indirects. La caractérisation des processus hydrogéologiques contrôlant la déstabilisation a permis de définir un seuil statistique d’activation de la déstabilisation, basé sur une approche multi-dimensionnelle innovante.